CN112478124A - 一种高承载翼面接头传载结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高承载翼面接头传载结构，属于碳纤维复合材料的运用领域，其包括金属接头和复合材料大梁；金属接头包括位于一端的机身连接接口和位于另一端的大梁连接面，该大梁连接面含有凹槽；复合材料大梁包括并排邻接的若干个夹心结构梁和若干个长条状的复合材料墙，任一复合材料墙位于两个夹心结构梁之间，夹心结构梁的一端部嵌有沿着夹心结构梁长度方向的一金属片；夹心结构梁、金属片和复合材料墙的相同端均含有一凸起结构，该些凸起结构共同组成与金属结构凹槽适配的凸台，复合材料大梁通过该凸台插入金属接头凹槽内实现与金属接头连接。本发明可实现飞行器翼面载荷向金属接头结构的有效传递，避免翼面结构提前失效而丧失承载能力。

Description

一种高承载翼面接头传载结构
技术领域
本发明属于碳纤维复合材料的运用领域，特别涉及一种高承载翼面接头传载结构。
背景技术
碳纤维复合材料翼面结构可在实现飞行器飞行升力要求的基础上同时满足结构轻量化要求。在复合材料翼面结构中，复合材料翼面结构与金属接头的连接形式是制约翼面发挥极致承载能力的重要影响因素。
传统的翼面接头设计多采用复合材料大梁结构与金属接头直接对接的方式，两者之间缺乏有效的传力路径，使得翼面结构受气动载荷作用时，二者连接界面首先发生结构失效，造成整体翼面结构在相对完整的结构状态下无法继续承载。
所以，要如何解决传统金属接头和翼面结构设计中无法实现翼面载荷向金属接头结构的有效传递而出现的翼面结构提前失效而丧失承载能力的问题，即为相关业者所亟待研发的问题所在。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高承载翼面接头传载结构，实现飞行器翼面载荷向金属接头结构的有效传递，避免翼面结构提前失效而丧失承载能力。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高承载翼面接头传载结构，包括金属接头和复合材料大梁；金属接头包括位于一端的机身连接接口和位于另一端的大梁连接面，该大梁连接面含有凹槽；复合材料大梁包括并排邻接的若干个夹心结构梁和若干个长条状的复合材料墙，任一复合材料墙位于两个夹心结构梁之间，夹心结构梁的一端部嵌有沿着夹心结构梁长度方向的一金属片；夹心结构梁、金属片和复合材料墙的相同端均含有一凸起结构，该些凸起结构共同组成与金属结构凹槽适配的凸台，复合材料大梁通过该凸台插入金属接头凹槽内实现与金属接头连接。
优选地，金属接头的机身连接接口所在端的厚度大于大梁连接面所在端的厚度，以有效提高结构抗弯截面系数，增强结构抗弯能力。
优选地，金属接头的大梁连接面的凹槽与复合材料大梁的凸台为同等数量的多个。
优选地，金属接头的与大梁连接面相邻的一侧面含有一翼面连接区。
优选地，金属接头的材质为钛合金、钢等高模量材料，以提高翼面载荷向金属接头的传递能力，避免结构在大梁和接头结合界面发生破坏失效。
优选地，复合材料大梁采用碳纤维、玻璃纤维等增强树脂基复合材料。
优选地，金属接头的大梁连接面用结构胶涂覆，用于粘接复合材料大梁，该结构胶为J-133、J-168等环氧糊状结构胶粘剂。
优选地，复合材料大梁的凸台与金属接头的凹槽之间的凹凸配合关系采用过盈配合方式，若过盈配合工艺较难实施，也采用间隙配合方式，但应控制配合间隙不大于0.2mm。
优选地，在复合材料大梁与金属接头的连接处上方设置有若干个复合材料层，用于实现弯曲载荷的有效传递。
优选地，复合材料大梁的金属片和复合材料墙的长度均大于机翼展开长度的10％以上。
本发明具有以下优点：本发明提供的一种高承载翼面接头传载结构，复合材料大梁的凸台中设置有刚度较高的金属片和复合材料墙，金属接头与复合材料大梁间通过凹凸配合方式进行连接配合，金属片和复合材料墙纵跨金属接头和复合材料大梁的凹凸配合部位并沿翼展方向延伸至复合材料翼面中，如此可将飞行器翼面载荷通过设置的金属片和复合材料墙传递至金属接头上，能够有效避免结构在连接界面处提前发生强度失效问题，使得结构在具有较高轻量化水平下具备极致的翼面承载能力。
附图说明
图1是一种高承载翼面接头传载结构示意图。
图2是金属接头示意图。
图3是复合材料大梁的组合示意图。
图4是复合材料大梁的拆分示意图。
图中：1-金属接头，2-凹槽，3-复合材料大梁，4-凸台，5-夹心结构梁，6-复合材料墙，7-金属片，8-机身连接接口，9-翼面连接区。
具体实施方式
为使本发明的技术方案能更明显易懂，特举实施例并结合附图详细说明如下。
本实施例公开一种高承载翼面接头传载结构，如图1所示，包括金属接头1和复合材料大梁3，具体说明如下。
金属接头1包括位于一端的机身连接接口8和位于另一端的大梁连接面，该大梁连接面含有凹槽2，结构如图2所示。金属接头1的一侧面含有一翼面连接区9。金属接头1的机身连接接口8所在端的厚度大于大梁连接面所在端的厚度，以有效提高结构抗弯截面系数，增强结构抗弯能力。金属接头1的材质为钛合金、钢等高模量材料，以提高翼面载荷向金属接头1的传递能力，避免结构在大梁和接头结合界面发生破坏失效。
复合材料大梁3包括并排邻接的若干个夹心结构梁5和若干个长条状的复合材料墙6，任一复合材料墙6位于两个夹心结构梁5之间，夹心结构梁5的一端部嵌有沿着夹心结构梁5长度方向的一金属片7，结构如图3和图4所示，其中图3为组合结构(省略了边界线)，图4为拆分结构，显示了各个组成部件。本高承载翼面接头传载结构用于飞行器机翼时，复合材料大梁3的金属片7和复合材料墙6的长度均大于机翼展开长度的10％以上。夹心结构梁5、金属片7和复合材料墙6的相同端均含有一凸起结构，该些凸起结构共同组成与金属结构凹槽2适配的凸台4。复合材料大梁3采用碳纤维、玻璃纤维等增强树脂基复合材料。
复合材料大梁3通过凸台4插入金属接头1凹槽2内实现与金属接头1连接。金属接头1的大梁连接面的凹槽2与复合材料大梁3的凸台4数量相同，为一个或多个，根据具体情况设定。复合材料大梁3的凸台4与金属接头1的凹槽2之间的凹凸配合关系采用过盈配合方式，若实际当中过盈配合工艺较难实施，也可采用间隙配合方式，但应控制配合间隙不大于0.2mm。金属接头1的大梁连接面使用结构胶涂覆，用来连接复合材料大梁3，该结构胶为J-133、J-168等环氧糊状结构胶粘剂。另外，在复合材料大梁3与金属接头1的连接处上方设置有若干个复合材料层，用于实现弯曲载荷的有效传递。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，本发明的保护范围以权利要求所述为准。

Claims (10)

1.一种高承载翼面接头传载结构，其特征在于，包括金属接头和复合材料大梁；金属接头包括位于一端的机身连接接口和位于另一端的大梁连接面，该大梁连接面含有凹槽；复合材料大梁包括并排邻接的若干个夹心结构梁和若干个长条状的复合材料墙，任一复合材料墙位于两个夹心结构梁之间，夹心结构梁的一端部嵌有沿着夹心结构梁长度方向的一金属片；夹心结构梁、金属片和复合材料墙的相同端均含有一凸起结构，该些凸起结构共同组成与金属结构凹槽适配的凸台，复合材料大梁通过该凸台插入金属接头凹槽内实现与金属接头连接。
2.如权利要求1所述的高承载翼面接头传载结构，其特征在于，金属接头的机身连接接口所在端的厚度大于大梁连接面所在端的厚度，以有效提高结构抗弯截面系数，增强结构抗弯能力。
3.如权利要求1所述的高承载翼面接头传载结构，其特征在于，金属接头的大梁连接面的凹槽与复合材料大梁的凸台为同等数量的多个。
4.如权利要求1所述的高承载翼面接头传载结构，其特征在于，金属接头的与大梁连接面相邻的一侧面含有一翼面连接区。
5.如权利要求1所述的高承载翼面接头传载结构，其特征在于，金属接头的材质包括钛合金或钢。
6.如权利要求1所述的高承载翼面接头传载结构，其特征在于，复合材料大梁选用增强树脂基复合材料，包括碳纤维或玻璃纤维。
7.如权利要求1所述的高承载翼面接头传载结构，其特征在于，金属接头的大梁连接面用结构胶涂覆，该结构胶为环氧糊状结构胶粘剂，包括J-133或J-168。
8.如权利要求1所述的高承载翼面接头传载结构，其特征在于，复合材料大梁的凸台与金属接头的凹槽之间的凹凸配合关系采用过盈配合方式或间隙配合方式，间隙配合方式的配合间隙不大于0.2mm。
9.如权利要求1所述的高承载翼面接头传载结构，其特征在于，在复合材料大梁与金属接头的连接处上方设置有若干个复合材料层。
10.如权利要求1所述的高承载翼面接头传载结构，其特征在于，复合材料大梁的金属片和复合材料墙的长度均大于机翼展开长度的10％以上。
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